[发明专利]减轻掩模制造中角部变圆的系统和方法

说明书

本发明涉及半导体制造设备，具体说涉及在用于半导体制造工艺的原版上产生图形的改进系统和方法。

半导体制造工艺一般包括构图半导体器件的表面区域的光刻处理。半导体制造工艺一般包括在半导体器件的表面上施加光刻胶材料。将光刻胶暴露于一般为紫外光的光，交联抗蚀剂材料(负型抗蚀剂)，可以构图光刻胶。这种交联可以防止与显影掉暴露于UV光后未交联的光刻胶区域的显影剂反应。其它类型的光刻胶具有暴露于紫外光后断开的链(正型抗蚀剂)。

光刻胶一般利用光掩模构图。光掩模用作防止光刻时在预定区域光穿过它的屏障。光掩模一般提供黑色或高吸收性材料层，一般为铬或铬合金，这些材料根据构图设计被构图，以便投射到光刻胶上。吸收性层形成于基片上，所说基片可以包括玻璃或石英材料。也可以采用其它技术，可以包括电子和电子束掩模、散射掩模和/或模版掩模，例如投影电子束光刻中的限角散射(SCALPEL)。

随着半导体元件特征尺寸的不断减小，制造和检查掩模变得越来越困难。已知先进的半导体工艺对掩模所提供的图像质量非常敏感。不完善的原版制造能力限制到某一最小特征尺寸。这种最小特征尺寸一般取决于在原版上提供图形所用的工艺和制造设备。

原版可利用激光图形发生器或电子束图形发生器写入。原版一般包括尺寸小于1微米的多个结构。一般利用自动装置进行制造。参见图1，图中示出了原版制造装置10。装置10包括定位要制造的掩模或原版16的工作台14。能量源18提供激光束或电子束，用于以预定强度的光或电子束在掩模16上写图形。掩模16较好是由工作台14根据计算机产生的将要写到掩模16上的图形的图像导向。

激光和电子束图形发生器都有制作复杂原版图形的能力，包括使用窄几何图形、致密光近似修正(OPC)和相移掩模(PSM)。OPC有助于补偿损失的光，以确保在半导体晶片上形成精确图形。例如，不用OPC，由于光会在边缘上变圆，所以结束时晶片上的矩形会看起来象椭圆形。通过在角部附加细丝(线)，确保角部不会变圆或移动结构边缘，使晶片结构的尺寸更精确，OPC可以修正这种问题。相移掩模可以改变穿过光掩模的光的相位，能够改善焦深和晶片上的分辨率。相移有助于减少晶片表面上凹凸不平处线分辨率失真。

尽管激光图形发生器可以提供较高的原版产率、低成本及较好的设置精确性，但激光图形发生器会产生严重的角部变圆。参见图2，示出了用于在原版或空白掩模32上写图形的一个圆形激光/电子束光斑30。空白掩模32包括形成于其上的抗蚀层33。图形34通过将抗蚀剂的某些部分暴露于光或电子束而形成。通过在其上使用激光/电子束光斑30曝光抗蚀剂33，形成图形。一般说，空白掩模32包括玻璃或石英基片上的能量吸收材料，例如，铬、钼或它们的合金或金属氧化物。曝光抗蚀剂33被显影后，空白掩模32上的曝光部分的能量吸收材料被腐蚀掉。由于激光/电子束光斑30接近角部38，结果，由于激光/电子束光斑30的几何形状，角部38处的抗蚀剂33不能曝光。这称为角部变圆。大的角部半径与束径有关，如约等于1.17×激光束的束直径。现有设备的状况能够使角部变圆低到300nm。

解决角部严重变圆的常规方法包括使用细丝、锤头和其它类型的附加结构。附加这些结构增加了原版图形的复杂性，增加了存储原版设计的数据量，并且由于附加结构的缘故，原版图形更难检查。

因此，需要一种能减轻原版制造工艺中角部变圆的系统和方法。还需要一种减少在原版制造工艺对附加结构的需要的系统和方法。

根据本发明制造掩模图形的方法包括以下步骤：提供用于构图的空白掩模；将具有椭圆截面形状的能量束传播到空白掩模上，该椭圆截面形状具有长轴和在长轴相对端部的边缘；定位空白掩模，以将图形写到空白掩模上，其中定位包括使用椭圆截面形状的能量束的边缘写图形的角部。

制造处理半导体器件用的掩模图形的另一方法包括以下步骤：提供要构图的空白掩模；提供将写于空白掩模上的图形的设计数据组；将具有椭圆截面形状的能量束传播到空白掩模上，该椭圆截面形状具有长轴和在长轴相对端部的边缘；根据设计数据组移动和旋转空白掩模，以将图形写到空白掩模上，其中旋转包括使用椭圆截面形状的能量束的边缘写图形的角部。

在另一种方法，定位步骤可以包括将空白掩模安装于定位器以定位空白掩模的步骤。传播能量束的步骤可以包括利用透镜系统成形束的步骤。传播能量束的步骤可以包括传播紫外激光束的步骤。传播能量束的步骤可以包括传播电子束的步骤。定位空白掩模的步骤较好是包括通过以平分由角部的相邻侧形成的角的角度来定位能量束的长轴从而写角部的步骤。